企業三層架構：
最重要的思想：冗餘（備份）思想。 一套設備中某一根線斷掉了，不影響網絡通信。
冗餘包括：線路冗餘—設備冗餘—網關冗餘—USP（電源冗餘）
一、線路冗餘：
一旦在交換機上使用冗餘，將出現橋接環路。路由器靠路由錶轉發所以方便管理，而交換機的CAM表是流量自動生成的，無法管理。
二層橋接環路導致的問題：
1）廣播風暴（一直轉到設備崩潰）
2）CAM表記錄翻滾（一直產生重複流量）
3）重複拷貝同一個數據幀
二、STP生成樹協議：
由根設備到各個設備只有一條最佳路徑，將其他端口邏輯上實施阻塞，當最佳路徑故障時，打開阻塞端口恢復通信。
IEEE802.1D：
BPDU 橋協議數據單元：交換機間溝通時使用的數據幀，跨層到二層。默認不屬於任何一個vlan，所以存在vlan的設備上，該數據幀基於native vlan發送，所有人都要接收。
3類BPDU：
1）配置BPDU — 拓撲收斂完成後，僅根網橋週期（2s）發送；在沒有跟網橋的時候，所有設備僅發送BPDU；
2）TCN–拓撲變更消息（包中不包含任何具體信息，也不會導致網絡重新收斂）
由不同的標記位分辨BPDU的包的類型。當一臺交換機的阻塞端口鏈路被斷開，那麼將標記位中第7位寫1，標識拓撲已經改變，該BPDU將發送到根網橋處，根網橋使用標記位第0位，來表示確認；若沒有收到ack，那麼2s週期發送TCN；根網橋在確認後，將使用BPDU告訴所有的非根網橋，刷新cam表；
默認cam的保存週期爲300s。
3）次優BPDU
接收不到根網橋的BPDU，就將自己當做根網橋，發送BPDU，當相連的設備接收到次優BPDU，向其發送根網橋的最優BPDU。
802.1D：算法需要在整個拓撲中，選擇4種角色：
1、根網橋（一臺交換機） 2、根端口-RP 3、指定端口-DP
4、非指定端口（阻塞端口）-NDP
剛啓動時各個設備分別把自己當做根網橋，向所有設備發送BPDU，直到收集到所有BPDU時，選出真正的根網橋並生成拓撲，由根網橋向所有設備發送配置BPDU。
1）根網橋—整個交換網路的中心；通過BPDU來控制整個網絡收斂
選舉條件—協議ID----BID（橋ID）=網橋優先級+mac地址
關於 MAC地址：正常的透明交換機不擁有mac地址，不能實現stp技術
非透明交換存在–SVI接口，出廠將被燒錄mac地址；若有多個，將選擇數字最小的來參選
選舉規則：先比較優先級，數值小優； 若優先級一致，比較MAC地址，數值小優
網橋優先級：0-65535 默認32768
2）根端口：在每臺非根網橋上，有且僅有一個；離根網橋最近的接口，接收來自根網橋的BPDU。
選舉規則：
1、比較從該接口進入時的cost值，小優
2、若接口cost值相同，比較接口上級設備的BID，BID最小設備對應的接口爲根端口，因爲給設備爲備份根網橋；
3、再比較上級設備的PID-端口ID—優先級+接口編號
優先級 0-255 默認爲128； 先比較優先級，小優；再比較接口編號，小優；
4、若以上參數全部一致，比較本地的PID；小優
3）指定端口：每條鏈路上有且僅有一個，轉發來自根網橋的BPDU；根網橋上全部爲指定端口，根端口的對端一定是指定端口；
選舉規則：
1、必須從根網橋發出的BPDU，通過該端口向外（出項）轉發時消耗的cost值，小優
2、若出向cost值相同，比較本地的BID，小優
3、本地BID相同，比較本地的PID，小優
4、本地PID相同，直接阻塞該端口
4）非指定端口—NDP 阻塞端口
以上所有角色選舉完成後，剩餘的全部接口爲非指定；其狀態爲阻塞；
注：阻塞端口並不是關閉接口，依然可以接收到數據幀，但不轉發數據幀；可以正常識別BPDU；
Cost值：cost值是在進入交換機時，才疊加該段鏈路的開銷；
10M = 100
100M =19
1000M=4
10000M=2
10000M=1
生成樹協議一旦運行將自動選擇出所有的角色，當默認可能不是最佳結構，需要管理員手工干預，尤其根網橋一定放置在匯聚層；
802.1D的端口狀態
Down — 接口指示燈未亮（模擬器爲紅色） 接口未工作
偵聽----（15s） 接口指示燈爲橙色 各臺交換機收發BPDU，選舉出各種角色
學習----（15s） 接口指示燈爲橙色 交換機上的各個未阻塞接口學習各個用戶的MAC地址，
生成cam表
轉發-----接口指示燈爲綠色 指定端口和根端口在學習狀態完成後進入–轉發用戶流量
阻塞-----接口指示燈爲橙色 非指定端口在偵聽完成後就進入
結論：802.1D必須在指示燈爲綠色時，纔開始轉發用戶流量；
802.1D算法的收斂時間
1、初次收斂爲30s
2、結構變化----1）存在直連檢測—本地的根端口斷開後，之後僅一條阻塞端口連接於其他交換機；本地不能發出tcn或也發不出次優BPDU；那麼只能本地的阻塞端口
進行收斂–30s
2）沒有直連檢測—本地根端口斷開後，可以向其他交換機的阻塞端口發送次優BPDU；對端交換機在收到次優BPDU後，將忽略該數據幀，而是進行20shold time；之後再收斂該接口----20s hold time+30s收斂=50s
802.1D算法的缺點：
1、收斂速度慢
2、鏈路利用率低—備份鏈路正常始終不工作
PVST （cisco私有—基於vlan的生成樹，比802.1D功率高）
因爲cisco有獨立運行芯片，所以可以實現一個Vlan一個生成樹。每棵獨立的樹，依然使用802.1d算法收斂。
不同vlan的網橋優先級不同：32768+vlan id；人爲可修改32768的部分，且只能以4096的倍數來進行修改。
一臺設備若希望加入某棵vlan的樹，條件是該交換機存在該vlan；該交換機存在該vlan的活動接口或者存在trunk幹道。
缺點：1、私有 2、樹多較難管理 3、收斂慢 4、trunk幹道僅支持ISL封裝
PVST+（中低端cisco交換機默認運行的協議）
1、兼容802.1q trunk幹道封裝 2、可以做部分的加速優化
干涉選舉的命令：
Switch(config)#spanning-tree vlan 2 priority 28672 修改設備的網橋優先級
本地成爲vlan1 的主根，vlan2 備份根；建議在兩臺匯聚層設備上分流，互爲備份；不一定生效—主根的意思是自動降低本地2個4096優先級，備份降1個；
sw1(config)#spanning-tree vlan 1 root primary
sw1(config)#spanning-tree vlan 2 root secondary
修改接口優先級或接口cost值
CORE(config)#interface f0/1
CORE(config-if)#spanning-tree vlan 1 ?
cost Change an interface’s per VLAN spanning tree path cost
port-priority Change an interface’s spanning tree port priority
部分加速
1、端口加速
sw1(config)#interface f0/7
sw1(config-if)#spanning-tree portfast 用於連接用戶的接口；
跳過生成樹選舉，直接進入轉發狀態；切記不得配置於連接trunk幹道接口
sw1(config-if-range)#switchport host 將接口定義爲主機接口–連接PC的接口
修改模式爲access，開啓portfast
2、上行鏈路加速—僅用於接入層設備
在設備上運行上行鏈路加速後，若該設備滿足直連檢測條件；那麼將阻塞端口直接變爲根端口，進入轉發狀態；
CORE(config)#spanning-tree uplinkfast
注：開啓後，該交換機的網橋優先級和cost值，將倍增；迫使該設備在默認情況下不會成爲根網橋，且阻塞端口處於該設備；故該命令只敢在接入層設備配置
3、骨幹加速–所有交換機
若一個阻塞端口收到次優BPDU時，將20s hold time+30s收斂，開啓骨幹加速後；省略20s的hold time；
優點：
1.一個vlan一棵樹，提高鏈路的利用率；
2.部分加速
3.兼容802.1q
缺點：
1.樹多，不好管理
2.加速不夠徹底
RSTP-RPVST（快速的PVST協議）cisco私有
公有組織802.1w
兩種協議的提速原理一樣，但Cisco有獨立運行芯片，可作用於對個VLan，802.1W只有一個生成樹。
快速的原理：
1、取消了計時器，而是在一個狀態工作完成後，直接進入下一狀態；
2、分段式同步，兩臺設備間逐級收斂；使用請求和同一標記；依賴標記位的第1和第6位
3、BPDU的保活爲6s；hello time 2s；
4、將端口加速（邊緣接口）、上行鏈路加速、骨幹加速集成了
5、兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST沒有使用標記位中的第1-6位，故不能快速收斂；因此如果網絡中有一臺設備不支持快速收斂，那麼其他開啓快速收斂的設備也不能快速；
6、當tcn消息出現時，不需要等待根網橋的BPDU，就可以刷新本地的cam表；
狀態變化：將阻塞狀態和偵聽狀態 合爲丟棄狀態
角色變化：將非指定端口爲AP-替代接口 BP-備份接口
無論AP還是BP其實就是802.1D中的阻塞端口，AP爲對端設備，BP爲本端設備；
啓動快速生成樹，所有交換機全部需啓動；
sw1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
注：所有干涉選舉的命令和pvst+一致；
默認接口爲半雙工（10M）時，接口類型爲共享；全雙工時爲點到點；
共享型接口依然運行慢速生成；只有點到點接口可以快速；
故建議將共享型接口修改爲點到點型
sw1(config)#interface range ethernet 0/0 -1
sw1(config-if-range)#spanning-tree link-type point-to-point